Cтраница 3
Поскольку параметры термодинамического состояния системы отражают физическую структуру материала, вид связей в этих уравнениях может быть достаточно разнообразен. Однако несмотря на это они не могут быть произвольными: вид каждого уравнения должен подчиняться основным принципам - взаимной связи, причинности, равноприсутствия, объективности, локальности, затухающей памяти, допустимости, а также нулевому закону термодинамики. Наряду с этим должны выполняться законы сохранения и второй закон термодинамики. [31]
В чем состоит нулевой закон термодинамики. [32]
Термин течение ( или движение) используют для обозначения мгновенного или непрерывного изменения конфигурации сплошной среды. В соответствии с нулевым законом термодинамики каждое сплошное тело имеет хотя бы одно естественное состояние. Характерным свойством текучих сред, которое можно считать определяющим для жидкости, является то, что они имеют несчетное множество естественных состояний. В качестве постулата принимают, что все состояния, для которых плотность массы совпадает с исходной, являются естественными состояниями. Поэтому одним из аргументов определяющих термодинамических функций - активных переменных - принимают якобиан J dV / dVo ро / р, характеризующий относительное изменение объема ( или плотности массы) при течении жидкости в окрестности рассматриваемой точки. Отметим, что здесь и далее понятие жидкость включают в себя как истинные жидкости, так и газы. Отличие газа от истинной жидкости состоит в том, что его частицы ( атомы или молекулы) весьма слабо связаны между собой силами взаимодействия и движутся хаотически, заполняя весь предоставленный им объем. [33]
Из этого следует, что состояние термодинамического равновесия системы определяется не только ее внешними параметрами, но и еще одной величиной, характеризующей состояние внутреннего движения системы. Эта величина, имеющая одно и то же значение для всех систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, называется температурой. Положение о существовании температуры как особой функции состояния равновесной системы называется нулевым законом термодинамики. [34]
Задач, помещенных в конце каждой главы, стало больше, и сами задачи стали лучше, причем большая их часть снабжена ответами. Даны литературные ссылки на более поздние работы, добавлено много новых ссылок. Значительно расширен материал о силах притяжения между ионами, атомами и молекулами. В первую главу включен раздел о температуре и о нулевом законе термодинамики. Вторая глава знакомит читателя с маленьким существом, известным под именем демона Максвелла; там же дан значительно более строгий вывод кинетического уравнения газов, кратко затронуты вопросы статистической термодинамики. В третьей главе расширен раздел о свободной энергии и химическом равновесии, обсуждается вопрос о влиянии температуры на химическое равновесие. В четвертую главу добавлен материал о гидролизе АТФ, а также о целлюлозных ионообменниках, используемых при очистке белков. В пятой главе дополнительно рассматривается кислородный электрод; в нее включен также новый раздел об электрических потенциалах и о движении ионов через мембраны. [35]
После установления равновесия отделим тело 3 от тел 1 и 2, которые соединим между собой диатермической стенкой. Говорят, что тела 1 ц 2 находятся в тепловом равновесии, если значения параметров при соприкосновении тел 1 и 2 остаются постоянными. Этот результат формулируется в виде принципа транзитивности ( называемого также нулевым законом термодинамики), который гласит, что если два тела находятся в тепловом равновесии с третьим телом, то они находятся в равновесии между собой. Из принципа транзитивности вытекает, что для каждого тела существует взаимно однозначная функция 7 независимых параметров состояния, называемая эмпирической температурой. Равные значения этой функции характеризуют тела, находящиеся во взаимном тепловом равновесии. [36]
При распространении наших исследований на другие проблемы помимо проблем, связанных с относительным расположением макроскопических тел, необходимо принимать во внимание изменения любого характера. Так, приходится учитывать, например, изменения давления, температуры, химического состава и физического состояния. Физико-химическое равновесие устанавливается тогда, когда произойдут все изменения, какие только могли совершиться, и будет достигнуто устойчивое состояние. Можно показать, что некоторые из этих изменений можно рассматривать отдельно друг от друга. Механическое равновесие определяется только тем условием, что механическая потенциальная энергия минимальна, в то время как тепловое равновесие достигается тогда, когда все части системы приобретут одну и ту же температуру. Отсюда ясно, что температура ведет себя как потенциал ( термический потенциал) и определяет направление теплообмена. В этом предложении заключена основная идея так называемого нулевого закона термодинамики. [37]